Luận văn tốt nghiệp _ Máy Chấn thủy lực

Từ nhu cầu thực tiễn của các công ty,xưởng sản xuất hàng loạt vừa và nhỏ cần một máy chấn có thể gia công được các chi tiết dạng U,L,I,nửa cầu ,các dạng cong nhiều chiều...nhóm sinh viên khoa cơ khí trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM được sự giúp đỡ của Ths Lăng Văn Thắng đã mạnh dạn nghiên cứu và chế tạo máy chấn thuỷ lực.

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng

Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng

Đồ án chuyên ngành cơ khí nằm có vai trò hết sức quan trọng nhằm tạo cho sinh viên hiểu một cách sâu sắc

về những vấn đề mà người kỹ sư gặp phải khi thiết kế một qui trình sản xuất chi tiết cơ khí

Được sự giúp đỡ tận tình của Ths Lăng Văn Thắngđã giúp em hoàn thành tốt đồ án chuyên ngành cơ khí Trên thế giới hiện nay có nhiều công ty chế tạo máy dập phục vụ cho ngành công nghiệp nặng và nhẹ như các loại máy dập dùng trong sản xuất giày, máy chấn, dập dùng để nong lỗ trong sản xuất chi tiết máy, máy dập dùng để đột, dùng để dập ván dăm… Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết kế sản phẩm này chưa có,

vì lí do nhu cầu sử dụng mặt hàng này không nhiều Nên đa số các công ty chuyên sản xuất máy dập luôn sản xuất theo đơn đặt hàng của đối tác Điều này đã dẫn đến thực trạng nước ta chưa có công ty nào thiết kế

và chế tạo ra máy dập hoàn chỉnh Do kinh nghiệm cũng như công nghệ là chưa đủ, mà các công ty chủ yếu

là phân phối lại sản phẩm của các công ty nước ngoài hoặc nhận đơn đặt hàng tại Việt Nam rồi đưa về các công ty chính để chế tạo.

Từ nhu cầu thực tiễn của các công ty,xưởng sản xuất hàng loạt vừa và nhỏ cần một máy chấn có thể gia công được các chi tiết dạng U,L,I,nửa cầu ,các dạng cong nhiều chiều nhóm sinh viên khoa cơ khí trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM được sự giúp đỡ của Ths Lăng Văn Thắng đã mạnh dạn nghiên cứu và chế tạo máy chấn thuỷ lực.

.

CHƯƠNG 1 CƠ SỚ LÝ THUYẾT

1.1 Nghiên cứu tổng quan về máy chấn thuỷ lực

Hiện nay trên thế giới có nhiều hãng sản xuất máy ép, máy chấn thuỷ lực

Ví dụ như:

-Cộng hoà Phần Lan có hãng WARTSILA

- Cộng hoà ITALIA có hãng SICMI ,FACCIN,SERTOM

- Tây Ban Nha có hãng RARAEL CASANVA,S.A

Và một số nước như Anh ,Đức,Nhật,Trung Quốc cũng có rất nhiều hãng sản xuất nhưng giá thành nhập chọn gói một máy chấn thuỷ lực là rất cao

Trong nước chưa có một cơ sở nào chuyên sản xuất các loại máy chấn thuỷ lực,nhất là các máy có công suất lớn.Trong khi đó nhu cầu sử dụng các loại máy chấn, máy dập của các công ty ,xưởng cơ khí là rất cao

1.2 Nghiên cứu tính năng của máy ép,chấn thuỷ lực

Trên thế giới có nhiều nước đã thiết kế chế tạo các loại máy ép ,máy chấn thuỷ lực khác nhau tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng mà máy có tính năng phù hợp

- Máy ép rèn: tính năng của máy gia công rèn tự do và dập thể tích trong khuôn

-Máy ép dập nóng:dập trên máy ép thuỷ lực nhằm tạo ra các phôi rèn thép ví dụ như phôi bánh xe tàu hoả

-Máy ép ống-thanh: các thanh,ống được ép trên máy ép thuỷ lực

-Ngoài ra còn một số loại máy ép khác như:

+máy ép để gia công chất dẻo

+máy ép để sấn thép tấm thành các khung

+máy ép uốn để uốn thép hình I,U,L

1.3 Tính năng của một số máy ép,chấn thuỷ lực

1.3.1.Máy ép thuỷ lực của hãng WARTSILA(cộng hoà Phần Lan)

Bàn máy và thân dầm ép cố định,xilanh di chuyển ngang(vit me-êcu).Piston ép di chuyển theo chiều thẳng đứng (Z) để ép

1.3.2 Máy ép,chấn của hãng SERTOM

Hình 3.1 máy ép ,chấn của hãng Sertom

Bàn ép cố định,thân dầm di chuyển dọc nhờ bánh xe tỳ.Xilanh di chuyển ngang nhờ piston xilanh di chuyển.Đầu ép di chuyển lên xuống theo chiều thẳng đứng (Z)

*Miền làm việc:

*Đặc tính hình học:

- khoảng cách ngang giữa 2 thân: 3350 mm

*Đặc tính kỹ thuật.

- Thùng dầu thuỷ lực : 1200 lít

1.3.3.Máy ép của hãng SICMI (PMM 400ME)

Hình 3.2 Máy ép của hãng SICMI (PMM 400ME)

Hình 3.3.Thông số kỹ thuật một số dòng máy của hãng SICMI

Bàn ép của máy cố định,thân dầm ép di chuyển dọc bàn nhờ piston xylanh di chuyển.Đầu

ép di chuyển ngang nhờ xilanh thuỷ lực.Xylanh –píton ép di chuyển theo chiều thẳng đứng(Z)

Thông số kỹ thuật:

1.4 Nghiên cứu cấu tạo của máy chấn thuỷ lực

Qua quá trình nghiên cứu nhiều loại máy chấn máy ép thuỷ lực của các hãng trên thế giới

có thể thấy các máy đều được cấu tạo từ những bộ phận sau:

Bao gồm xylanh thuỷ lực,các đường ống thuỷ lực,các val điện từ,đồng hồ đo áp,bơm thuỷ lực,motor,lọc dầu Tuỳ theo nhu cầu sử dụng mà công suất của bơm và áp suất trong hệ thống mà chọn các laoij thiết bị phù hợp với lực ép

Nguyên lý hoạt động của hệ thống:Bơm⇒ các val điều khiển⇒đường ống thuỷ

lực⇒xylanh-piston⇒về thùng dầu

1.4.4.Hệ thống điện

Hệ thống điện của các hãng qua nghiên cứu chúng tôi thấy có ba dạng-Dạng điều khiển có nút bấm ,các khởi động từ các loại rơle bảo vệ -Dạng điều khiển kỹ thuật số,lập trình PLC:gồm các nút điều khiển,các khởi động từ,các biến tần,màn hình

Dạng điều khiển CNC :lập trình sẵn và làm theo dây chuyền,khối lượng chi tiết cần chấn thường xuyên,mặt hàng ít thay đổi.

1.4.5.Hệ thống di chuyển

Hệ thống di chuyển dọc:có hãng dùng piston-xy lanh để di chuyển thân dầm dọc theo bàn máy,có hãng dùng bánh răng thanh răng,có hãng dùng bánh xe và motor lai thông qua hộp số và điều khiển bởi biến tần,có hãng dùng trục vít me-Êcu

1.4.6.Hệ thống khuôn

Tuỳ vào hình dạng sản phẩm khác nhau mà có các loại khuôn khác nhanh như khuôn vuông 90,60,tròn,cầu

1.4.7.Nguyên liệu chế tạo máy chấn

- Thép chế tạo máy chấn là loại thép tổ hợp dạng thép tấm có thành phần hoá học như sau:

1.5.Lựa chọn mô hình thích hợp

Qua việc tham khảo các tài liệu kỹ thuật và các máy của các hãng khác nhau ,từ nhu cầu sử dụng thực tế của cơ sở sản xuất hàng lợt vừa và nhỏ ,chấn các loại thép tấm có bề dày tới 30mm,trụ tròn có đường kính tới 60 mm.Nhóm sinh viên khoa cơ khí trường Đại Học Công Nghiệp

TPHCM dưới sự hướng dẫn của Ths Lăng Văn Thắng đã quyết định đưa ra

mô hình máy chấn thuỷ lực có thiết kế như sau:

-Bàn máy là bàn cố định được chế tạo từ thép tấm CT3 có kích thước 700x300x30

-Đầu ép di chuyển ngang nhờ xilanh thuỷ lực.Xylanh –pistong ép di chuyển theo chiều thẳng đứng(Z)

-Thân máy được làm từ 4 trụ chòn 60 dài 1200

-Dầm máy được chế tạo từ thép tấm

-Hệ thống thuỷ lực gồm ,1 motor bơm,1 xylanh,val đồng hồ đo áp

suất,ống dây

-Lực ép tối đa là 50 tấn

-hệ thống điều khiển bằng tay sử dụng val đảo chiều 3/2

-Sơ đồ máy chấn thuỷ lực 50 tấn:

Chương 2 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN

2.1Chọn công thức và phương pháp tính toán thiết kế máy

Từ nhu cầu sử dụng của Công ty, bằng các tài liệu kĩ thuật và máy chấn dập thực tế đang sử dụng.

Dựa trên các tài liệu về thiết kế chi tiết máy, sức bền vật liệu, sách tính toán máy trục,

sách máy búa và ép thuỷ lực (Nhà xuất bản Giáo Dục 2004) phương pháp thiết kế như sau:

1. Tính toán thiết kế khung dầm ép, kiểm nghiệm theo điều kiện bền và lực ép 50 tấn

2.Tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực để chọn xy lanh, bơm thuỷ lực và các van điều khiển theo lực ép và tốc độ ép ban đầu

 Lực ép 50 tấn

 Tốc độ ép 4mm/s

 Áp suất hệ thống thuỷ lực ≈ 250bar

2.2Sơ đồ tổng thể của máy

Máy chấn thuỷ lực có những bộ phận chủ yếu sau:

6- Ống dầu thuỷ lực cao su

Sơ đồ máy chấn thuỷ lực

*Bàn máy: Chế tạo từ thép CT3 được liên kết vào khung máy bằng phương pháp hàn điện.

1- Tấm ốp ngoài

2- Tấm thành đứng

3- Tấm ốp phía trong

4- Thành đỡ xi lanh

*Hệ thống thuỷ lực: Xi lanh Piston thuỷ lực, các van thuỷ lực, bơm thuỷ lực.

Sơ đồ thuỷ lực của máy chấn:

7- Bộ lọc đường xả của bơm

8- Van tiết lưu

* Hệ thống khuôn: Được chế tạo từ thép C45

2.3Xác định điều kiện làm việc của máy

Máy ép chấn thuỷ lực làm việc với các thông số kỹ thuật như sau:

2.3.1Thông số hình học:

- Chiều rộng: 0.3 m.

- Khoảng cách từ bàn máy đến xi lanh thuỷ lực: 0,6m

2.3.2Thông số kỹ thuật:

- Áp suất tối đa của hệ thống thuỷ lực: 250bar

2.4Tính toán thông số kỹ thuật của máy.

Tải trọng tác dụng lên khung bao gồm:

- Tải trọng tập trung P có giá trị lớn nhất khi máy làm việc với lực ép lớn nhất:

Tải trọng tác dụng lên cột đỡ thành xilanh: Tải trọng lớn nhất tác dụng lên thành đứng là

khi xilanh ép di chuyển về hết hành trình theo phương Oy(Sơ đồ như hình vẽ).

5229

38243824

Theo sơ đồ này thì:

- Tải trọng P1– do lực ép P gây ra:

Tải trọng tác dụng lên ngàm khung đỡ xilanh ép:

P N

Pc

- Tải trọng phân bố do trọng lượng bản thân của thanh ngang gây ra:

P2 = 1000 NNhư vậy tải trọng tác dụng lên cột đỡ là: Pc = P1 + P2 = 214285,7 + 1000 = 215285,7 N

Ta có lực tác dụng lên ngàm là:

PN = PC = 215285,7 N

Lực này sẽ gây ra một mômem uốn Mx đối với góc ngàm, nếu kết cấu không tốt sẽ gây ra

sự phá huỷ tại góc này

Chọn thép làm cột đỡ là thép CT3 có giới hạn chảy: σc = 2400 ÷ 2800 kg/cm2

Hệ số an toàn với loại vậy liệu này: n = 1,5 ÷ 3 Lấy n = 3

y: khoảng cách từ điểm đầu đến trọng tâm mặt cắt y = 0,05 m.

Jx: Mômem quán tính tổng diện tích với trục quán tính chính trung tâm

Jx = 0.001m4.Thay số vào ta có:

Như vậy kết cấu ngàm đỡ thoả mãn yêu cầu

2.5tính toán lựa chọn xilanh thuỷ lực, bơm thuỷ lực, động cơ điện.

Tải trọng và tự trọng máy chấn lớn nên hệ thống thuỷ lực được chọn cho máy ép là hệ

mở, luôn luôn không có áp suất nguồn, do vậy tránh được quá tải cho động cơ điện và tránh cho hệ thống không bi rung giật, phần đóng mở van dầu được làm việc gián tiếp Bơm van và động cơ điện dùng trong hệ thống là của các hãng nổi tiếng của Nhật Bản Dầu thuỷ lực dùng loại thông thường ở thị trường Việt Nam, tuy vậy độ nhớt nhiệt độ cao nhất của hệ thống không được thấp hơn 10cSt(≈1,90E) Độ nhớt của dầu thuỷ lực ởnhiệt độ môi trường cũng không được vượt quá 300cSt(≈400E) Đối với các hệ thống thuỷ lực có áp suất maximum> 250 KG/cm2 nên dùng dầu trong giới hạn 30 ÷

110cSt(≈5÷150E) là tốt nhất

ống thuỷ lực dùng các loại ống có bề mặt nhẵn, ống uốn nóng, bán kính uốn ống không nên nhỏ để tránh tổn thất công suất của hệ thống Tốt nhất bán kính uống ống R>4d (d- là đường kính ngoài của ống dẫn)

Lắp ráp bơm vào động cơ cần tránh độ lệch tâm và độ gãy góc đường tâm của thiết

bị Để giải quyết vấn đề này, có thể làm nhiều kết cấu, song trên thực tế chỉ nên dùng hai kiểu kết cấu là: khớp mềm và trục các đăng tự lựa dẫn hướng

2.5.1.Tính chọn xilanh thuỷ lực.

Từ lực ép theo yêu cầu 50T, ta đi tính toán để lựa chọn xilanh phù hợp với yêu cầu kỹ thuật.

Sơ bộ chọn áp suất p = 200 bar = 200 x 1,013 kg/cm2

Thay số vào công thức ta tính được:

Tính đường kính làm việc của piston(đường kính trong)

Áp dụng công thức:

D = 180 mm

D

từ kết quả tính toán trên ta chọn được loại piston xilanh phù hợp với yêu cầu đó là

Xilanh thuỷ lực có các tiêu chuẩn sau

- Đường kính trong xilanh: D = 150 mm

- Chiều dài tổng thể: 300 mm

- Áp xuất lực < 250 bar

- Độ ôvan ≤ 0,005

- Độ côn ≤ 0,005

- Độ bóng ≥ ∇8

2.5.2tính chọn bơm và công suất động cơ điện.

Để đảm bảo cho máy làm việc êm với lực ép lớn ta chọn phương án dùng bơm thuỷ lực.Bơm thuỷ lực được chia làm hai loại: bơm bánh răng và bơm piston

Bơm bánh răng có đặc điểm là nhỏ gọn, làm việc tin cậy, có thể làm việc với số vòng quay lớn tương ứng với số vòng quay của động cơ điện Vì vậy chỉ tiêu kinh tế của loại động cơ này cao Tuy nhiên, so với loại bơm piston thì khả năng tao áp suất của loại máy này thấp hơn Khoảng làm việc thông dụng nhất của loại bơm này là 20 – 210 at Lưu lượng của loại máy này có thể đạt đến 600 lít/ph

Bơm piston làm việc theo nguyên lý là sự thay đổi thể tích làm việc được tạo nên bởi chuyển động tịnh tiến của piston trong xilanh Nguyên lý hút đẩy của bơm piston đơn giản.Bơm piston có khả năng tạo được áp suất rất cao, công nghệ cơ khí thuỷ lực ngày nay đã cho phép chế tạo những bơm làm việc với áp suất 1000 at và cao hơn nữa

Từ những đặc điểm của từ loại bơm đã nêu trên, để phù hợp với điều kiện làm việc của máy chấn cần thiết kế ta chọn loại bơm piston để đảm bảo được lực chấn như yêu cầu

* Tính bơm:

Khi piston lắp chày ép tiếp xúc với chi tiết cần chấn, lực ép tác dụng bắt đầu tăng và áp suất sẽ tăng do bơm cấp ta chọn tốc độ ép là 120 mm/ph như vậy lưu lượng Q của bơm được tính Q = F.V

áp suất bơm cần phải tạo ra để cung cấp áp lực cho xilanh thuỷ lực là: p

Công suất của bơm: NB= p.Q

Thay số vào ta có: NB=283,125x2,1195 = 600,08 W

Công suất động cơ điện lai bơm

Trong đó:

ηE= 0,85 ÷ 1 hệ số của động cơ điện

612 hệ số tính toán chuyển đổi

Tương ứng tra bảng ta chọn được bơm và động cơ điện lai bơm có các thông số sau:

- Công suất động cơ điện: 3,75 Kw – 380V – 50 Hz, n= 1450 v/ph

- Bơm thuỷ lực áp lực cao: Pmax = 250kg/cm2 ; Q= 22,5 lít/ph

2.5.3Tính ống dẫn dầu.

Theo tính chất của ống tròn, mặt trong nhẵn, dòng chảy đều, có giới hạn tốc độ 3÷ 6 m/sthì dòng chảy trong ống sẽ không bị chảy rối Đối với máy chấn 50 tấn ta chọn v= 3m/s

Đường kính ống dẫn được tính như sau:

Trong đó: Q – Lưu lượng bơm (lít/ph)

v-Tốc độ dòng chảy trong ống dẫn (m/s)

k- Hệ số tính toán tra bảng theo các thông số của Q,v

Trong trường hợp này: k= 4,6077

Do đó:

Ta chọn ống dẫn là loại ống tròn, mặt trong nhẵn, có đường kính d= 3 mm

2.5.4Một số yêu cầu kỹ thuật khác.

Các yêu cầu đối với mặt làm việc của xilanh như sau:

- Độ ô van ≤ 0,005

- Độ côn ≤ 0,005

- Độ bóng ∇8÷∇12

Chương 3 : XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHIỆ CHẾ TẠO LẮP RÁP ,KIỂM TRA BẢO DƯỠNG

3.1 Quy trình công nghệ chế tạo khung máy chấn thủy lực

3.1.1 quy trình công nghệ

Căn cứ vào thiết kế chi tiết , thiết kế than ,dầm máy chấn ,quy trình công nghệ chế tạo than, dầm máy ép được thực hiên qua sơ dồ sau:

19

3.1.2/ Diễn dải lưu đồ

- Phân laoij vật liệu:phân loại các vậy liệu tạo nên thân hộp và dầm của máy ép

- Nắn thẳng:

Nắn phẳng đơn giản là để loại trừ các lỗ lồi lõm trên bề mặt tấm do việc nguội không đồng đều trong quá trình sản xuất thép, cán thép,hay do vận chuyển bốc xếp.Loại trừ ứng suất dư còn lại trong vật liệu và loại trừ một số phần oxit sắt bám trên bề mặt thép đã bung ra sau thời gian nằm ngoài trời.Việc nắn phẳng thép tấm được tiến hành từ những máy cán chuyên dùng có kết cấu nhiều trục ,các thép tấm được đưa vào uốn đi uốn lại nhiều lần Số lần cán phụ thuộc vào bề dày và thời gian để thép ngoài trời

-Làm sạch bề mặt:

20

Làm sạch bề mặt thép tấm nhằm loại trừ oxit sắt,dầu mỡ và các tạp chất bẩn khác bám trên bề mặt nguyên liệu.Tùy thuộc vào cấu trúc của lớp oxit sắt và các chất bẩn khác nhautrên bề mặt vật liệu.Tùy thuộc vào cấu trúc của lớp oxit sắt và các chất bẩn khác nhau trên bề mặt vật liệu mà chọn các phương pháp đánh sạch.

+Phương pháp cơ học:

Phương pháp thủ công :búa gõ rỉ, bàn chải thép, dũa, cạo…

+Phương pháp cơ giới: phun cát khô, phun hạt mài

+phương pháp hoá học:dùng các hoá chất để tẩy

+phương pháp nhiệt: sử dụng ngon lửa oxi-axetilen hoặc oxi-gas đốt nóng bề mặt vật liệu

Ở đây ta chọn phương pháp cơ giới phun hạt mài.sau khi phun xong kiểm tra đạt mới chuyển qua bước tiếp theo

-Phun sơn lót chống rỉ:

Sau khi hạt mài làm sạch bề mặt phải phải phun sơn chổng rỉ ngay vì thép rất dễ bị oxi hoá trở lại trong môi trường tự nhiên.Chất liệu sơn lót phải đảm bảo một số yêu cầu sau:+ Sơn phải phun (xì và khô nhanh)

+Sau khi khô phải tạo thành một lớp bảo vệ chắc chắn không dạn nứt chân chim

+không gây khó khăn trong các quá trình công nghệ tiêp theo như cắt, hàn

+phải tương đối bền vững trong suốt thời gian chế tạo và chịu được các va đập cơ học trong khi vận chuyển ,xếp đống hoặc trong các công đoạn sản xuất

+không được gây ảnh hướng xấu tới các lớp sơn tiếp theo

-Gia công chi tiết:

Vật liệu chế tạo các chi tiết thân máy ,dầm (thành đỡ xi lanh)được phân loại thành các vậtliệu có chiều dày theo từng nhóm chi tiết.Thân máy có các trụ 060, thép tấm dày

30mm(tấm ốp phía ngoài),tấm thành đứng dày 30mm,tấm chống lật dày 20mm

+Dầm đỡ xi lanh được chế tạo từ thép tấm dày 30mm

+Dầm chống lật gá xilanh được chế tạo từ tôn dày 30mm

Các chi tiết này được cắt theo bản vẽ bởi máy cắt nhiệt CNC

21